两段共混法通过先将两种聚合物共混制得母料,再加入橡胶稀释,形成所需配比的共混料。此方法利用“海-海”结构提高聚合物分散度。具体操作包括母料配置和稀释两个步骤,分别在不同温度下进行混炼。母料配置时,天然橡胶稍多于聚乙烯,形成“海-海”结构;稀释时,母料与天然橡胶混炼,形成“海-岛”结构。两段共混法虽复杂,但通过改变投料顺序也可实现类似效果,且密炼机和高效挤出机共混的胶料性能更佳。
两段共混又称两阶共混或母料共混。其基本过程是先将两种聚合物共混组分按适当配比进行共混,制得两相均为连续相的共混母料,然后再在母料中加入橡胶进行稀释,制成所需配比的共混料。由于两相都是连续相的"海﹣海"结构,母料的机械强度较低,在剪切力作用下,聚合物粒子易于组化和分散,所以两段共混有利于提高聚合物分散度。
以NR/PE(65:35)并用为例,采用两段共混工艺进行混炼,具体操作分两个步骤。
(1)母料配置 天然橡胶+聚乙烯﹣→母料("海﹣海"结构),混炼在 110℃用密炼机进行,此时橡胶应稍多于聚乙烯,这样才能形成"海﹣海"结构。这种结构中的细丝越混越细,稀释后成均匀细粒。
(2)稀释 母料+天然橡胶﹣→混炼胶("海﹣岛"结构),混炼在 90℃或常温下用开炼机进行,稀释时温度不宜过高,以防"海﹣海"结构中的细丝凝聚。此时聚乙烯相黏度大,受剪切力也大,分散效果比高温好。母料冷却后变硬,不易重新加工,一般应立即稀释,或采用两台开炼机,一台高温共混,制备母炼胶,取下后即趁热在另一台开炼机上加胶稀释。若用密炼机共混,也应在排料后立即上开炼机加工。
由于两段共混法比较麻烦,用密炼机共混,采用分批投料,即通过改变投料顺序的办法,也可以达到两段共混的目的。实施上述共混工艺时,可以采用开炼机(能加热到100℃以上)、密炼机和挤出机,也可采用多机联用。一般认为密炼机和高效挤出机共混的胶料综合性能好些。